Vain osa biohajoavista muoveista hajoaa nopeasti myös Itämeressä

Tiedote 14.11.2019 klo 8.39
Erikoistutkija Hermanni Kaartokallio Suomen ympäristökeskuksesta nostaa merikokeiden tutkimuslaitteistoa Helsingin yliopiston Tvärminnen tutkimusaseman vesillä tammikuussa 2019. Laitteistoa pidettiin noin kymmenen metrin syvyydessä pohjan yläpuolella vapaassa vedessä. © Eeva Eronen-Rasimus/SYKE

Suomen ympäristökeskus SYKE on selvittänyt biohajoavien ja biopohjaisten materiaalien todellista hajoamista Itämeren meriympäristössä. Asiaa tutkittiin vuoden kestäneillä merikokeilla. Osa materiaaleista hajosi miltei kokonaan jo puolessa vuodessa, osa taas ei vuodessa juuri lainkaan.

Biopohjaisia ja biohajoavia muovimateriaaleja tarjotaan yhä enemmän pakkaus-, kertakäyttö- ja kuluttajatuotteisiin. Tiedetään, että tavalliset muovit voivat kestää luonnossa jopa vuosisatoja ja hajota yhä pienemmiksi mikromuoveiksi. Meriympäristössä muovit voivat kulkeutua pitkiä matkoja, kertyä virtausten mukana rannoille ja valtamerten keskipyörteisiin ja aiheuttaa haittaa merieliöstölle ja meriympäristölle. Kun biohajoavat muovit yleistyvät, myös niiden riski päätyä meriroskaksi kasvaa.

Biomuoveja on monenlaisia

Biomuovien kirjo on laaja. Biohajoavia muoveja valmistetaan niin biopohjaisista kuin fossiilisistakin raaka-aineista. Biopohjaisista raaka-aineista valmistetaan myös tavanomaisia muoveja, esimerkiksi bio-polyeteeniä, jotka eivät ole biohajoavia. Kuluttajan on vaikea hahmottaa, miten erilaiset materiaalit käyttäytyvät ympäristöön joutuessaan.

Siitä, miten yleisessä käytössä olevat biohajoavat muovimateriaalit hajoavat meriympäristössä, on vasta vähän tutkimustietoa, eikä hajoamiselle ole kattavia standardeja, joilla materiaalien käyttäytyminen ympäristössä voitaisiin todentaa. Biopohjaisten ja biohajoavien tuotteiden tarjonta ja käyttö lisääntyy. Tieto materiaalien ominaisuuksista on tärkeää niiden käyttökohteita valittaessa, ja asia kiinnostaa myös kuluttajia.

Hajoaminen on luonnossa usein hitaampaa kuin teollisessa kompostoinnissa

Jos materiaali on biohajoava, luonnossa esiintyvät mikrobit hajottavat sen hiilidioksidiksi ja vedeksi. Tämä prosessi on usein todennettu vain teollisessa kompostoinnissa.

”Teollisessa kompostoinnissa olosuhteet, esimerkiksi lämpötila, happipitoisuus ja hajottajayhteisöt, ovat hajotustoiminnan kannalta parhaat mahdolliset. Luonnonympäristössä, esimerkiksi meressä, olosuhteet eivät ole yhtä ihanteelliset ja hajoaminen on siksi hitaampaa kuin teollisessa kompostoinnissa”, sanoo erikoistutkija Hermanni Kaartokallio SYKEstä.

Kaartokallio on tutkimusryhmineen selvittänyt yleisessä käytössä olevien biopohjaisten ja biohajoavien kalvomateriaalien sekä joidenkin kokeellisten materiaalien todellista hajoamista Itämeren meriympäristössä. Materiaalien hajoamista tutkittiin vuoden kestäneillä merikokeilla ja laboratoriokokeilla. SYKEn yhteistyökumppaneina oli kolme kotimaista alan yritystä: Sulapac Oy, Walki Plastiroll Oy ja Paptic Oy. Ympäristöministeriö on rahoittanut tutkimusta 200 000 eurolla. Hanke toteuttaa osaltaan Suomen merenhoidon toimenpideohjelmaa.

Tutkittavana oli yleisesti käytettyjä ja kokeellisia materiaaleja

Tutkittavina referenssimateriaaleina oli kolme yleisesti käytettyä biopohjaista biohajoavaa kalvomateriaalia: polylaktidi (PLA), polyhydroksyalkanoaatti (PHA) ja selluloosa-asetaatti eli sellofaani. Lisäksi tutkittiin polyeteenikalvon, Walki Plastiroll Oy:n valmistaman Bioska-kalvon sekä Papticin ja Sulapacin kokeellisten materiaalien biohajoavuutta. Testatut kokeelliset materiaalit olivat kuitu-biopolymeerimateriaaleja ja puu-biopolymeerikomposiitteja, joiden tarkat reseptit ovat vain yritysten tiedossa.

Materiaalinäytteitä pidettiin meressä Suomen lounaisrannikolla 6 ja 12 kuukauden ajan. Osa materiaaleista hävisi puolessa vuodessa lähes kokonaan.

”Nopeimmin hajosivat PHA, Bioska-kalvo ja eräät Papticin kokeelliset materiaalit. Niistä ei ollut puolen vuoden jälkeen jäljellä mitään. Biohajoava selluloosa-asetaattikalvo hajosi vuoden aikana valtaosaltaan, mutta PLA ei juuri lainkaan. Polyeteenikalvot olivat vuoden meressä oltuaan kuin uusia”, Kaartokallio kertoo.

Biohajoavaa laatua oleva selluloosa-asetaattikalvo menetti merikokeessa painoa hajoamalla ja syöpymällä pinnoilta. Vuoden kuluttua suurin osa materiaalista oli hajonnut. Kuvassa ylinnä uusia kalvoja, keskellä 6 ja alinna 12 kuukautta meressä olleita kalvoja. Lisää kuvia eri materiaaleista tiedotteen lopussa. © Hermanni Kaartokallio/SYKE

Biohajoamiseen vaikuttaa materiaalin lisäksi myös muoto

Hajottajamikrobit pääsevät materiaalin kimppuun kappaleen pinnalta. Biohajoamiseen vaikuttaa kappaleen muoto, materiaalin paksuus ja sen pilkkoutuminen pienemmiksi paloiksi hajoamisen aikana. Ohut kalvo hajoaa nopeammin kuin paksu, ja materiaalin pilkkoutuminen ja veden pääseminen materiaalin sisään nopeuttavat hajoamista.

Materiaalien hajoaminen hiilidioksidiksi ja vedeksi asti varmennettiin kuukauden mittaisissa laboratoriokokeissa. Niihin otettiin kultakin yhteistyöyritykseltä kaksi materiaalia. Referenssimateriaalit, Bioska-materiaalit, Papticin kokeelliset materiaalit ja yksi Sulapacin kokeellinen materiaali olivat mukana niin meri- kuin laboratoriokokeissakin. Laboratoriokokeissa materiaaleja tutkittiin hienoksi jauhettuina. Tulokset olivat yhteneviä merikokeiden kanssa: meressä nopeasti hajoavat materiaalit ja materiaalityypit hajosivat nopeasti myös laboratoriossa ja hitaasti hajoavat eivät hajonneet myöskään laboratoriossa. Poikkeuksena oli ainoastaan laboratoriokokeessa tutkittu, toinen Sulapacin kokeellisista materiaaleista, joka hajosi laboratoriossa voimakkaasti. Meressä olleet Sulapacin materiaalit, jotka olivat levymäisiä ja kymmeniä kertoja muita tutkittuja materiaaleja paksumpia, hajosivat melko hitaasti ja niiden painonmenetys oli nopeimmillaan 7 % vuodessa.

Biohajoavat tuotteet ja pakkaukset on syytä kierrättää

Hankkeessa tutkittiin vain muutamia materiaaleja ja niitäkin vain yhdessä ympäristössä, vapaassa vedessä. Muoviroskaa päätyy myös merenpohjan sedimenttiin ja rannoille.

”Tuloksemme kertovat, että kaikki biopohjaiset biohajoavat muovit eivät hajoa meriympäristössä nopeasti. Siksi biohajoavaakaan tuotetta tai pakkausta ei ole syytä jättää luontoon, vaan ne tulee kierrättää siinä missä tavanomaisetkin muovit”, Kaartokallio sanoo.

Jotkut biohajoavat muovit hajoavat meriympäristössä ilmeisen nopeasti, ja niiden vaikutus ympäristöön on tavanomaisiin muoveihin verrattuna lyhytaikainen. SYKEn tutkimuksessa nopeasti hajoaviksi todetut materiaalit perustuvat kasvien tai bakteerien luontaisesti tuottamiin polymeereihin.

EU:n kertakäyttömuovidirektiivi tulee kieltämään kokonaisia tuoteluokkia, kuten muoviset kertakäyttöaterimet, lautaset, pillit ja EPS-muovista eli styroxista valmistetut mukit ja annosateriapakkaukset, heinäkuusta 2021 lukien. Lisäksi direktiivi pyrkii tuntuvasti vähentämään joidenkin tuotteiden, kuten muovisten kertakäyttömukien ja annosateriapakkausten, käyttöä. Kiellettäviä tuotteita korvaavia tuotteita saa direktiivin mukaan valmistaa vain luonnossa esiintyvistä muokkaamattomista polymeereistä (esim. selluloosa, kitiini), ja komissio valmistelee asiasta parhaillaan ohjeistusta. SYKEn tutkimustulosten perusteella luontaisten polymeerien käyttö näyttää perustellulta.

Lisätietoja:

  • Erikoistutkija Hermanni Kaartokallio, Suomen ympäristökeskus SYKE, p. +358 50 325 7580, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi
  • R&D Director Jani Avellan, Walki Plastiroll Oy, p. +358 40 759 2000, etunimi.sukunimi@walki.com
  • Sustainability Director Maija Pohjakallio, Sulapac Oy, p. +358 50 595 6891, etunimi.sukunimi@sulapac.com
  • Sustainability Manager Daniela Bqain, Paptic Oy, p. +358 40 763 6962, etunimi.sukunimi@paptic.com

Kuvia tiedotusvälineiden käyttöön:

  • Erikoistutkija Hermanni Kaartokallio SYKEstä nostaa merikokeiden tutkimuslaitteistoa Tvärminnen tutkimusaseman vesillä tammikuussa 2019.jpgKuvateksti: Erikoistutkija Hermanni Kaartokallio Suomen ympäristökeskuksesta nostaa merikokeiden tutkimuslaitteistoa Helsingin yliopiston Tvärminnen tutkimusaseman vesillä tammikuussa 2019. Laitteistoa pidettiin noin kymmenen metrin syvyydessä pohjan yläpuolella vapaassa vedessä. © Eeva Eronen-Rasimus/SYKE
  • Biomuovit pähkinänkuoressa.jpg
  • Vuoden kuluttua suurin osa materiaalista oli hajonnut.jpg
    Kuvateksti: Biohajoavaa laatua oleva selluloosa-asetaattikalvo menetti merikokeessa painoa hajoamalla ja syöpymällä pinnoilta. Vuoden kuluttua suurin osa materiaalista oli hajonnut. Kuvassa ylinnä uusia kalvoja, keskellä 6 ja alinna 12 kuukautta meressä olleita kalvoja. © Hermanni Kaartokallio/SYKE
  • Merikokeessa polylaktidikalvo kutistui ja pilkkoutui mutta ei hajonnut.jpg
    Kuvateksti: Merikokeessa polylaktidikalvo (PLA) kutistui ja pilkkoutui paloihin, mutta ei hajonnut. Painonmenetys kokeen aikana vastasi kalvoista puuttuvien palojen määrää. Kuvassa ylinnä uusia kalvoja, keskellä 6 ja alinna 12 kuukautta meressä olleita kalvoja. © Hermanni Kaartokallio/SYKE
  • Polyeteenikalvot eivät muuttuneet painoltaan eivätkä ulkonäöltään.jpg 
    Kuvateksti:Polyeteenikalvot eivät muuttuneet painoltaan eivätkä ulkonäöltään meressä vietettyjen 6 ja 12 kuukauden aikana. Kuvassa ylinnä uusia polyeteenikalvoja, keskellä 6 ja alinna 12 kuukautta meressä olleita kalvoja. Meressä olleissa kalvoissa näkyvät raapiutumat ovat syntyneet pinnalla kasvaneita merirokkoja poistettaessa. © Hermanni Kaartokallio/SYKE
  • PHA verkko.jpg 
    Kuvateksti: Materiaalit voivat hajota myös pilkkoutumalla pienemmiksi paloiksi. Merikokeissa tämä vaihtoehto suljettiin pois pitämällä materiaalit tiheän metalliverkon sisällä. Verkossa näkyvä PHA-kalvo hajosi 7 kuukauden aikana meressä merkittävästi. © Hermanni Kaartokallio/SYKE.
  • Kuitu_6_kk_mikroskoopissa.jpg 
    Kuvateksti: Mikroskooppikuva meressä 6 kuukautta olleesta kuitu-biopolymeerimateriaalista. © Hermanni Kaartokallio/SYKE
  • Eeva Eronen-Rasimus esittelee merikokeen upotusvalmiita tutkimuslaitteistoja kesäkuussa 2018.jpg
    Kuvateksti: Suomen ympäristökeskuksen tutkija Eeva Eronen-Rasimus esittelee merikokeen upotusvalmiita tutkimuslaitteistoja kesäkuussa 2018. Tutkittavat materiaalit ovat kiekkoina pidikkeissä, ja merivesi pääsee vapaasti materiaalien pinnalle eri puolilta. Toinen laitteista oli meressä 6 kuukautta ja toinen 12 kuukautta. © Hermanni Kaartokallio/SYKE.